Armansyah H. Ainun dan Y. Aris
Abstract
Pemilihan pembekuan merupakan salah satu aspek yang penting, khususnya dari sisi keteknikan. Pembandingan karakteristik pembekuan dan mutu produk yang dibekukan dengan berbagai metoda dapat digunakan untuk keperluan tersebut. Tujuan penelitian ini adalah untuk melakukan perbandingan karakteristik pembekuan antara metoda pembekuan vakum dan metoda pembekuan lempeng sentuh. Bahan yang dibekukan adalah pulp markisa. Parameter banding yang digunakan adalah profil dan sebaran suhu bahan, laju pembekuan, konsumsi energi dan parameter mutu warna, kadar air, kandungan protein dan kandungan vitamin C.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembekuan vakum menghasilkan profil dan sebaran suhu bahan yang lebih seragam, laju pembekuan yang lebih cepat, dapat mempertahankan kandungan protein dan warna lebih baik dibandingkan dengan pembekuan lempeng sentuh. Akan tetapi, kadar air dan kandungan vitamin C bahan
pembekuan vekum mengalami penurunan yang lebih besar, disamping konsumsi energi yang lebih tinggi.
Kata kunci : pembekuan vakum, pembekuan lempeng sentuh, puplp markisa, profil suhu, laju pembekuan, parameter mutu, konsumsi energi
1
Staf Pengajar Jurusan Teknik Pertanian, IPB
Vol. 17, No. 1, April 2003
PENDAHULUAN
Belakang
Pembekuan merupakan cara
yang baik untuk
pengawetan bahan
Pembekuan dilakukan dengan cara menurunkan suhu bahan hingga hampir seluruh air dalarn
bahan ke fase dan
bahan berada pada suhu di bawah titik bekunya.
pembekuan yang umum digunakan pada industri
pembekuan dapat
lornpokkan menjadi pernbekuan rnekanik dan kryogenik. Pada pembekuan rnekanik, suhu media pernbeku (udara atau brine) diturunkan refrigerator rnekanik yang mengunakan CFC refrigeran, sedangkan pembekuan kriogenik menggunakan zat-zat kriogen sebagai media pernbeku.
Dewasa ini, pemilihan metoda pembekuan merupakan salah satu aktivitas yang
penting karena tingginya perhatian terhadap kelestarian lingkungan, mutu pembekuan, dan konsumsi energi. Oleh karena itu, pencarian terhadap alternatif metoda pembekuan merupakan kegiatan penelitian dan
yang aktip.
Perkernbangan teknologi pembe- kuan beberapa tahun belakangan ini dicirikan dengan kornbinasi dua atau lebih pembekuan untuk memperrnudah penanganan dan pengendalian proses dalam rangka rneningkatkan laju
pembekuan dan menurunkan biaya.
Salah satu metoda yang dapat dikembangkan adalah rnetoda pernbekuan vakurn. Pembekuan vakurn didasarkan pada penurunan titik didih air pada tekanan Perubahan fase air pada tekanan
rnemerlukan yang jika diambil dari bahan, rnaka akan menurunkan suhu dan bahkan kristalisai es pada bahan. Dengan rnetode pembekuan vakum diharapkan akan diperoleh laju pembekuan yang cepat, yang
diperlukan untuk rnernpertahan- i kan mutu bahan. Keuntungan lain , dari ini adalah
nya kernungkinan penularan karena tidak adanya media (vakurn) serta kemungkinan penggunaannya secara kornbinasi dengan proses pengeringan beku.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk rnernpelajari karakteristik pembe- kuan vakum pulp markisa melalui perbandingan dengan
pembekuan lempeng sentuh.
Pembekuan rnarkisa
kan dengan dua cara yaitu pembekuan vakum dan
dengan termokopel type T (C-C), dan rnassa bahan dengan electronic balance. Porn pa va kurn yang digunakan adalah jenis rotari (kapasitas 500 dibantu dengan sistern perangkap uap air kondensasi untuk menghindari pernasukan uap air ke pompa.
Pulp markisa yang akan dibekukan dimasukkan ke dalam (bentuk silinder, d 11.3 cm, t
=
11.5 cm) setinggi 3 dari dasar Perubahan suhu bahan diamati pada titik, yaitu bagian bawah cm), bagian tengah 1 (1 bagian tengah 2 (2 dan bagian (3 perrnukaan). Untuk pengujian mutu, bahan hasil pembekuan kemudian dicairkan pada suhu selarna 24 jam, dan dilakukan analisa proximate.sedangkan selarna pernbekuan lernpeng sentuh suhu lernpeng pernbeku dipertahankan tetap.
DAN PEMBAHASAN
Profil Suhu Pembekuan
Garnbar 1 dan 2 menunjuk- kan profil suhu selarna proses pembekuan vakurn dan pembekuan lempeng sentuh. Dari kedua gambar terlihat dengan jelas perbedaan perubahan suhu bahan selama proses pembekuan. Pada pernbekuan vakurn, penurunan suhu hingga titik beku
berlangsung cepat
dibandingkan dengan pernbekuan lempeng sentuh.
mencapai titik beku, laju penurunan suhu bahan selama pembekuan vakurn mengalami perlarnbatan karena proses kristalisasi es dalarn bahan, yang
0
Vol. 17, No. 1, April 2003
2. suhu pembekuan lempeng sentuh markisa
juga terjadi pada pembekuam terjadi selama pendidihan dihan- lempeng sentuh. tarkan untuk kemudian
Keseragaman suhu bahan kan pada permukaan koil perang- tampak lebih baik pada kap uap, sehingga suhu perang- pembekuan vakum daripada kap uap air (coldtrap) meningkat. pembekuan lempeng sentuh sejak titik sembur, terjadi awal sampai akhir proses. penguapan air dari bahan sebagai Keseragaman suhu bahan penting akibat dari perbedaan tekanan dalam mencegah migrasi air jenuh air di permukaan bahan dalam bahan yang berpengaruh dengan tekanan uap air di dalam terhadap mutu hasil pembekuan. ruang pembeku. Penguapan
Pada pembekuan disertai dengan
vakum terjadi peningkatan suhu penurunan suhu bahan karena coldtrap, pola yang sama juga bahan dikonsumsi dijumpai pada penelitian pembe- sebagai penguapan kuan vakum bahan cair air.
(Tambunan, 2000). Peningkatan Penurunan suhu dimulai dari suhu terjadi akibat bagian (permukaan), yaitu adanya semburan (flash) saat bagian yang langsung bersen- tekanan ruang pembeku telah tuhan dengan kondisi vakum dan mencapai tekanan jenuh (satura- dilanjutkan ke arah bahan. pressure) uap air yang sama Proses pendidihan pada dengan suhu air dalam bahan. pembekuan vakum menyebabkan Kondisi dikenal sebagai dua hal, yaitu pertukaran
I
m 0 30 60 120
Garnbar 3. Perbandingan sebaran suhu bahan
I
perubahan suhu yang cepat dan sebaran suhu yang lebih merata.
Pada pernbekuan lempeng sentuh, perpindahan terjadi secara konduksi dari bagian bahan yang terletak paling jauh dari lernpeng pernbeku ke bagian yang terdekat. Hal ini
babkan terjadinya perbedaan suhu yang cukup besar
bagian tersebut.
Untuk rnembandingkan sebaran suhu dalarn bahan, pada Garnbar 3 ditunjukkan beda suhu antara bagian terpanas dan bagian terdingin dalam pulp rnarkisa selarna proses
kuan vakum dan lempeng sentuh. Beda suhu yang cukup besar telah terjadi sejak awal pernbekuan lernpeng sentuh, karena bagian bahan yang disentuhkan pada lempeng dapat langsung rnendekati suhu lernpeng, sernentara bagian lain masih pada suhu awal. Pada pernbekuan vakum, beda suhu terbesar terjadi selama proses perubahan fase. Hal ini
jukkan bahwa es
I
terbentuk pada perrnukaan bahan, proses pernbekuan tarnpaknya berlangsung kornbinasi antara sublimasi es di perrnukaan dan perpindahan secara konduksi dari bagian dalarn ke perrnukaan bahan. Hal ini rnengakibatkan penurunan suhu bahan rnenjadi lebih dan beda suhu rnenjadi lebih besar.
Tambunan, dkk suhu jenuh air yang setara dengan tekanan ruang pernbeku dapat dianggap sebagai suhu media pembeku, seperti suhu lernpeng pada pernbekuan lernpeng sentuh. Suhu jenuh pada tekanan di bawah titik dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut (Rothmeyer, 1975):
log = - 2744.807
Vol. 17, No. 1, April 2003
Gambar 4. Perbandingan selisih suhu bahan dengan suhu media
Dari tekanan terukur dalam yang terjadi. ruang pembeku dapat dihitung
bahwa suhu jenuh (yang dapat 2. Laju Pembekuan
dianalogikan sebagai suhu media Berdasarkan Lernbaga pembeku) pada pembekuan gerasi Internasional, laju vakum adalah pada pembekuan didefi-nisikan sebagai kisaran -32 hingga -35 rasio antara jarak minimal
ini lebih tinggi suhu lempeng kaan bahan ke titik
pembeku pada pembekuan dengan waktu yang diperlukan lempeng sentuh (sekitar -40 oleh bahan untuk
Selanjutnya, dari Gambar 4 dapat runkan suhu dari pada dilihat bahwa selisih suhu bahan permukaan hingga pada dan media pada pembekuan Laju pembeku-an vakum lebih kecil dari pada pulp rnarkisa yang dihitung pembekuan lempeng sentuh. berdasar-kan definisi
Karena merupakan gaya pemicu, ditunjukkan pada Garnbar 6. Pada beda suhu yang lebih kecil gambar terlihat bahwa seharusnya akan laju pembekuan vakum pulp menyebabkan
penurunan suhu yang lebih tetapi justru terjadi sebaliknya. Hal ini
menunjukkan bahwa laju 6
suhu yang cepat pada pembekuan vakum bukan disebabkan
oleh suhu rnedianya. o
Penyebabnya, diduga,
adalah mode
perpindahan dan laju penurunan tekanan
berkisar pada 2.2 hingga 2.6
crnljarn. Dengan dernikian, laju pernbekuan lernpeng sentuh rnarkisa sedikit lebih dari kelornpok laju pernbekuan cepat (3-1 0 cmljam), sernentara
kuan vakurn berada pada kelornpok laju pernbekuan cepat.
Dari segi rnutu bahan, laju pernbekuan cepat lebih disukai karena akan menghasilkan kristal es dengan ukuran lebih kecil, sehingga tidak rnerusak
sel bahan yang dibekukan. Selain Dari efisiensi energi terlihat itu laju pernbekuan cepat dapat bahwa pembekuan vakurn hanya rnenekan proses rnetabolisrne dan 0.03 sedangkan pernbekuan hanya sedikit jasad renik yang lernpeng sentuh rnencapai 0.69. dijurnpai pada bahan (Golden dan Perhitungan laju konsurnsi energi Gallyomn, 1997). dan efisiensi energi ini belum rnernpertirnbangkan kapasitas
3. Laju Konsumsi energi rnesin sesungguhnya, sehingga
1 rnenunjukkan hasil angka-angka belurn perhitungan laju konsurnsi energi cerrninkan keadaan
pernbekuan rnarkisa. Tarnpak nya dan perlu rnendapat kajian bahwa laju konsurnsi energi lebih lanjut. dernikian, spesifik pernbekuan vakum diduga bahwa laju konsurnsi rnarkisa lebih tinggi dari pada energi pernbekuan vakum pernbekuan lempeng sentuh. rnungkin akan lebih tinggi, Tingginya laju konsurnsi energi rneskipun akan dapat diirnbangi khususnya disebabkan dengan laju pernbekuan dan rnutu oleh daya untuk pernvakuman hasil pernbekuan yang lebih baik. (pernompaan udara keluar ruang
pernbeku). Pada pernbekuan 4. Mutu Produk Beku
vakurn diperlukan energi untuk Hasil proximate penurunan tekanan rnarkisa hasil pembekuan vakurn dan lernpeng sentuh ditunjukkan vakum) dan energi kornpresi
refrigerator untuk kondensasi uap pada 2. Pada proses
air. pernbekuan vakurn terjadi
Vol. 17, No. 1, April 2003
,
lempeng sentuh. Hal ini dapat dipahami karena pembekuan vakum berlangsung sebagai
akibat air
dari bahan yang dibekukan. Disamping itu, terlihat bahwa pembekuan vakum dapat mengalami kehilangan vitamin C tetapi dapat mempertahankan protein, dibandingkan dengan pembekuan lempeng sentuh. tapi Parameter mutu yang dilihat dari
produk beku adalah
warna.
Berkurangnya vitamin C kemungkinan akibat terikut pada air yang menguap. Vitamin C mempunyai sifat yang dalam air dan merupakan senyawa volatil menguap) sehingga akan hilang bersama dengan air yang menguap.
2. Hasil analisa proximate pulp Markisa
dapat menyebabkan kerusakan
mekanik dan kerusakan i
karena bentuk kristal es yang timbul dan tidak beraturan. Selama proses kristalisasi,, yang terdapat di bagian luar menjadi lebih pekat, sehingga terjadi tekanan osmotik yang melewati Untuk mengimbanginya, uap air di dalam sel mengalir keluar sehingga menyebabkan dehidrasi dan peningkatan daya ionik sel. Air yang keluar dari dalam sel akan membeku di permukaan kristal es yang ada di luar sel. Hal ini menyebabkan kristal es akan bertambah besar dan dapat merusak membran protein.
Dehidrasi pada pembekuan dapat disebabkan oleh perubahan air menjadi kristal es dan pelepasan air ke lingkungan karena penguapan atau sublimasi. Berubahnya air dalam bahan menjadi kristal es berlangsung
dengan air dari
dalam sel sehingga sel-sel menjadi kering. Dehidrasi yang terjadi pada awal pembekuan vakum disebabkan oleh pengu- apan air dari bahan
dibarengi pembentukan kristal es.
1. pembekuan vakum
2. pernbekuan vakurn mengkonsumsi energi lebih besar daripada pembekuan lernpeng sentuh karena adanya kebutuhan energi untuk rnenurunkan tekanan ruang pembeku vakum.
3. Kehilangan air pada
pernbekuan vakum lebih besar daripada pembekuan lempeng sentuh karena berlangsung sebagai akibat
sublimasi air dari bahan yang dibekukan.
DAFTAR
Golden, D.A. and Gallyoun, L. A.,
1997, Relationship of Frozen- Food Quality to Microbial Survival, di dalam Quality in Food Freezing (Erickson,
M.C., and ed.),
Chapman Hall, New York,
174-1 90
lnternasional Institute of Refrige- ration, Recornrnenda- tions for The Processing and Silindris untuk Pengkajian proses pengeringan Beku Udang, Disertasi Program lnstitut Pertanian
Tambunan, A.H., Sutrisno, F. Wenur., 1995, Penerapan Pendinginan Vakurn untuk Pra-pendinginan Hasil Pertanian, Penelitian Jenderal Pendidikan Tinggi, Dep. Pendidikan dan Kebudayaan. Tarnbunan, A.H., A. Rohanah., M.
Widoyoko. 2000. Pernbekuan vakurn bahan
berkadar air tinggi. Proce- eding Pertemuan Perhirn- teknik Pertanian Indonesia
Xiong, Y.L., 1997. Protein Denaturation and Functionality Losses. di dalarn Quality in Food Freezing (Erickson,
M.C., and ed.),
Chapman Hall, New York,
